华电电气电力电子综合实验——直流电机调速实验-实验报告2019

电力电子技术综合实验

实验报告

实验名称：直流电机调速实验

院系：电气与电子工程学院

组员：哈哈哈电气150* 115118****

哈哈哈电气150* 115118**** 指导教师：赵国鹏

成绩：

日期：2019年1月11日

一、实验目的

1、熟悉直流PWM专用集成电路SG3525的组成、功能与工作原理。

2、熟悉H型PWM变换器的控制原理与特点。

3、学习PSIM仿真软件，能够通过该软件进行电力电子仿真。

4、通过仿真及实验学习直流电机双闭环调速系统。

二、实验内容

1、复习直流-直流变流电路中桥式可逆斩波电路和直流电机工作原理

2、通过PSIM仿真软件实现桥式可逆斩波电路带直流电动机仿真

3、开环直流电机调速系统实验

4、学习直流电机双闭环调速基本理论

5、通过PSIM仿真软件实现直流电机双闭环调速仿真

6、双闭环直流电机调速实验

三、实验设备及仪器

MCL系列教学实验台主控制屏、NMCL-22实验箱、直流电动机M03及测速发电机、双踪示波器、万用表

四、实验过程及结果

1、复习DC/DC变流电路中桥式可逆斩波电路和直流电机工作原理（1）DC/DC变流电路中桥式可逆斩波电路

逆变电路如图所示，采用IGBT

开关管作为开关器件，负载为电感性，

对晶体管的控制按如下程序进行：在

正半周期时让晶闸管VT1保持导通

而让晶闸管VT4交替通断。两管同

时导通时，负载两端所加电压为直流

电源电压ud，电动机工作于第1象

Figure 1 H桥电路图

限；当VT1导通VT4关断时，直到

使VT4再一次导通之前由VD3续流。若负载电流衰减较快则在VT4再一次导通之前负载电压为零。这样负载上的输出电压就可以得到零和+ud 两种电平。同样在负半周让晶体管VT2保持导通，当VT3导通时负载被加上负电压-ud ，电动机工作于第3象限；当VT3关断时VD4续流，负载电压为零，负载电压可以得到-ud 和零两种电平。这样在一个周期内逆变器输出的PWM 波形就由±ud 和零三种电平组成。二极管用于逆变电路的续流。

（2）直流电机工作原理

如图所示，接入直流电源以后，电刷

A 为正极性，电刷

B 为负极性。电流从正

电刷A 经线圈ab 、cd ，到负电刷B 流出。

根据电磁力定律，在载流导体与磁力线垂

直的条件下，线圈每一个有效边将受到一

电磁力的作用。电磁力的方向可用左手定

则判断，伸开左手，掌心向着N 极，4指

指向电流的方向，与4指垂直的拇指方向

就是电磁力的方向。在图示瞬间，导线ab 与dc 中所受的电磁力为逆时针方向，在这个电磁力的作用下，转子将逆时针旋转．即图中S 的方向。

随着转子的转动，线圈边位置互换，这时要使转子连续转动．则应使线圈边中的电流方向也加以改变．要进行换向。由于换向器与静止电刷的相互配合作用，线圈不论转到何处，B 刷h 始终与运动到N 极下的线圈边相接触，而电极A 始终与运动到S 极下的线圈边相接触．这就保证了电流总是经电刷经N 极下导体流入，再沿S 极导体经电刷B 流出。因而电磁力和电磁转矩的方向始终保持不变，使电机沿逆时针方向连续转动。

Figure 2 直流电机工作原理图

2、通过PSIM仿真软件实现桥式可逆斩波电路带直流电动机仿真

图 3仿真电路

图 4占空比为25％时波形

图 5占空比为50％时波形

图 6占空比为75％时波形

3、开环直流电机调速系统实验

实验过程：

1．UPW 模块的SG3525性能测试

（1）用示波器观察UPW 的“1”端的电压波形，记录波形的周期，幅度；

（2）调节RP2电位器，记录2端输出波形的最大占空比和最小占空比。

2．控制电路的测试——逻辑延时时间的测试

将UPW 的“2”端与DLD(逻辑延迟环节)的”1”相连接。用示波器同时观察DLD 的“2”端和“3”端。记录延迟时间td

3．DC/DC 带电感（电动机M03）负载。

（1）将H 桥的U 、V 、W 分别与电源的U 、V 、W 相连。H 桥的1、3相连。

（2） 将电动机M03和发电机的并励绕组接入励磁电源。

（3） 发电机输出端接灯箱，灯箱相当于发电机负载。

（4）将电动机M03的电枢绕组接入H 桥的“6”端和“7”端

（5）调整RP2电位器，将占空比调整为50%。合上主电源，观察并记录H 桥的“6”端和“7”端输出电压的波形。

Figure 7 开环直流电机调速系统实验接线图

（6）调整RP2，使占空比为0.25，记录H桥输出的电压波形和电压值（参考方向为6->7），同时记录电动机的转速和转向。

（7）调整RP2，使占空比为0.75，记录H桥输出的电压波形和电压值（参考方向为6->7），同时记录电动机的转速和转向。

（8）其他感兴趣的波形和数据。

（9）实验完毕，断开主电源。

4．DC/DC带电感（电动机M03）负载，发电机接电阻负载。

（1）连接发电机励磁电源（与电动机励磁并联即可）；

（2）发电机输出端接灯箱；

（3）上电后观察电动机转速；

（4）改变灯箱电阻，观察电动机转速。

实验结果：

（1）根据实验数据，列出SG3525的周期、幅度以及2端输出波形的最大占空比和最小占空比

图 8 SG3525的1端波形

周期为4.000μs 幅度为328mV